הניסוי מקבל הסתבכות של שישה גלי אור עם לייזר אחד

Simulated Reality Tom Campbell and Bruce Lipton (יוני 2019).

Anonim

הפיזיקאי האוסטרי ארווין שרדינגר (1887-1961), אחד מענקי המדע העכשווי, נחשב לסבך את המאפיין המעניין ביותר במכניקת הקוונטים. לדעתו, היתה זו תופעה זו אשר באמת הבחין את העולם הקוונטי מן העולם הקלאסי. ההסתבכות מתרחשת כאשר קבוצות של חלקיקים או גלים נוצרים או פועלים באופן כזה שהמצב הקוונטי של כל חלקיק או גל אינו ניתן לתיאור עצמאי של האחרים, אף על פי שהם מרוחקים זה מזה. ניסויים שבוצעו במכון הפיזיקה של אוניברסיטת סאו פאולו (IF-USP) בברזיל הצליחו לסבך שישה גלי אור הנוצרים על ידי מקור אור לייזר פשוט המכונה מתנד פרמטרית אופטית.

מאמרים על ניסויים אלה פורסמו ב פיסיקלית סקירה מכתבים סקירה פיזית א. הניסויים מודגשים בתכונת חדשות מיוחדת שפורסמה באינטרנט.

"הפלטפורמה שלנו מסוגלת לייצר הסתבכות מסיבית של מצבים אופטיים רבים עם תדרים שונים אך מוגדרים היטב, כמו חיבור בין הצמתים של רשת גדולה.מצבים קוונטית ובכך יכול להיות נשלט על ידי פרמטר אחד: כוחו של חיצוני לייזר שמשאבת את המערכת ", אמר מרסלו מרטינלי, אחד ממרכזי הניסויים. Martinelli הוא פרופסור ב IF-USP ואת החוקר הראשי של הפרויקט.

"ההסתבכות היא תכונה הכרוכה בקורלציה קוונטית בין מערכות שונות", אמר מרטינלי. "מתאמים אלה הם נכס מרכזי שיכול להפוך מחשבים קוונטיים למחשבים אלקטרוניים מסורתיים בביצוע משימות כגון סימולציות או פקטורינג של מספרים ראשוניים, פעולה קריטית לאבטחת המידע בעולם של היום.לכן, בשל כך, יצירת מערכות עם רכיבים מורכבים מרובים הוא אתגר חשוב ביישום הרעיונות של תורת האינפורמציה הקוונטית ".

עיבוד מהיר יותר

במחקר קודם, צוות IF-USP הסתבך בין שני מצבים עם מתנד פרמטרי אופטרי. הניסויים האחרונים שלהם הכפילו את השטח הזמין לקבלת מידע.

רעיון זה קל יותר להבנה באמצעות אנלוגיה. הקטע הקלאסי הוא מערכת של שתי מדינות שיכולה להיות במצב אחד בלבד בכל זמן נתון - בין אם אפס או אחד. זהו הבסיס של ההיגיון הבינארי. קוביט (קוונטית ביט) יכול לייצג אחד, אפס או כל סופרפוזיציה קוונטית של שתי המדינות, כך שהוא יכול לקודד מידע יותר מאשר קצת קלאסית.

הסתבכות תואמת את המתאם nonlocal של כמה qubits. Nonococality הוא מאפיין הטבעי של אחד ההבדלים העיקריים בין הפיזיקה הקוונטית ופיסיקה קלאסית, אשר מזהה רק קורלציות מקומיות. מרטינלי הסביר איך זה עיקרון כללי מוכיח בניסויים. "לייזר מספק את כל האנרגיה לתהליך, קרן האור המיוצרת על ידי לייזר זה פוגעת בגביש ויוצרת שני שדות נוספים, אשר שומרים על המאפיינים של הלייזר: אור מונוכרום אינטנסיבי עם תדרים מוגדרים היטב, ולכן המערכת מורכבת כעת שלושה שדות אינטנסיביים, כל שדה אינטנסיבי מזווג זוג שדות חלשים ביותר, כך ששש השדות מצמידים לשדה הראשי, המתאמים ביניהם חזקים מהמתאמים האפשריים אם משתמשים בלייזרים עצמאיים ".

המכשיר שמייצר את המצבים המסתבכים - המתנד הפרמטרי האופטי - מורכב מגביש קטן בין שתי מראות. הגביש הוא 1 ס"מ אורך, ואת המרחק בין המראות הוא פחות מ 5 ס"מ. עם זאת, בגלל הקירור הוא תנאי הכרחי לתהליך, קריסטל ומראות ממוקמות בתוך קופסת אלומיניום בתוך ואקום, כדי למנוע עיבוי כדי למנוע את המערכת מקפיאה.

המידע שניתן לקודד באמצעות גל יחיד מוגבל על ידי עקרון אי-הוודאות. במקרה זה, משרעת הגל והפאזה מתנהגים כאנלוגים של מיקום החלקיקים ומהירותם, המשתנים שנחשבו על ידי ורנר הייזנברג (1901-76) בגיבוש העקרון.

"עם הסתבכות, חלק מהמידע בכל גל מסוים הולך לאיבוד, אבל המידע הגלובלי במערכת נשמר, בצורה משותפת", אמר מרטינלי. "שיתוף אומר שכאשר אנו מתבוננים בגל אחד, אנו מדווחים על חמשת האחרים בו זמנית, כל קרן הולכת לגלאי, והפצה זו של המידע ליחידות עצמאיות משפרת את מהירות העיבוד".

שישה גלים מהווים סט. כאשר המידע מתקבל מגל אחד, מתקבל מידע על המערכת כולה. כאשר אחד מהם משתנה, המערכת כולה משתנה.

menu
menu